安順智能化雷射鋼絲繩

二維Longny雷射鋼絲繩、一體化集成綜合型雷射沖壓電子設備、手持雷射沖壓、機器視覺(jué)+雷射研磨電子設備……

雖然與外國相比，中國的雷射電子設備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較快，但近三年來(lái)跨入了快速發(fā)展期，雷射武器裝備量產(chǎn)進(jìn)度全面加速。與此同時(shí)，針對新時(shí)期產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰，雷射電子設備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展急速挖掘著(zhù)嶄新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，一個(gè)嶄新的時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)啟。

雷射做為新型單色光，具有反之亦然好、高亮度、單色性好及高能量密度等特點(diǎn)，被譽(yù)為“最快的刀”、“林宏吉的尺”、“最暗的光”?！袄咨淇刂萍夹g(shù)”是現代高科技應用領(lǐng)域的重要此關(guān)鍵性控制技術(shù)，也是繼核電、計算機、積體電路之后20世紀人類(lèi)五項重大發(fā)明之一。

過(guò)去幾十年，以雷射器為依據的雷射工業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，現在已廣泛應用應用領(lǐng)域于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、數據處理、公共衛生、軍事、文化教育以及科研等方面。

2016年2月科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《國家重點(diǎn)項目此基礎科學(xué)研究產(chǎn)業(yè)發(fā)展方案》明確將“雷射器的研制”列入國家重點(diǎn)項目此基礎科學(xué)研究產(chǎn)業(yè)發(fā)展方案。

雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈

就現階段總體雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈上看，上游主要就主要包括雷射金屬材料和此基礎建設電子元件，如雷射晶體、雷射燈、軍用纜線(xiàn)、紅腺、振鏡等;中上游主要就是各式各樣雷射器及其此基礎建設研磨電子設備，例如CO2雷射器、纜線(xiàn)雷射器、各式各樣電機電子設備、機電電子設備、雷射組件等等。

從總體系統應用應用領(lǐng)域的成本上看，雷射器做為單色光，占雷射武器裝備總值的30%-60%，美國微擾、IPG、德國通快等巨頭廠(chǎng)商處于金融行業(yè)領(lǐng)袖的位置;亞洲地區新冒起的銳科2019年已占據亞洲地區消費市場(chǎng)24%的份額，顯示出國產(chǎn)替代速度已經(jīng)開(kāi)始加快，并且在軍用纜線(xiàn)、大功率點(diǎn)陣等關(guān)鍵光學(xué)電子元件上急速實(shí)現研發(fā)突破。

雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展下游消費市場(chǎng)主要就指的是各式各樣應用應用領(lǐng)域細分金融行業(yè)，其中，金屬材料研磨及顯微、光纖、數據存儲、測量及感應器、醫療美發(fā)等都是重要開(kāi)發(fā)應用領(lǐng)域，為各類(lèi)終端客戶(hù)主要包括汽車(chē)制造業(yè)、3C電子、專(zhuān)業(yè)盒形研磨、航太、風(fēng)電、船舶重工、機械設備及軍工行業(yè)等提供先進(jìn)的控制技術(shù)軟件系統。

雷射研磨電子設備分類(lèi)

做為雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中上游消費市場(chǎng)，雷射研磨電子設備可分為五類(lèi)：雷射打標機、雷射目核、雷射鋼絲繩。而雷射打標機目前有積體電路雷射打標機、CO2雷射打標機、纜線(xiàn)雷射打標機、紫外光雷射打標機等;雷射目核目前有YAG雷射手動(dòng)目核以及纜線(xiàn)傳輸手動(dòng)雷射目核等;雷射鋼絲繩有YAG雷射鋼絲繩和纜線(xiàn)雷射鋼絲繩等。

YAG雷射機

YAG雷射器是紫外光頻帶波長(cháng)為1.064um的固體雷射器，采用氪燈做為能量源(激勵源)，ND：YAG(Nd:YAG雷射器。Nd(釹)是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結構與紅寶石相似)做為產(chǎn)生雷射的介質(zhì)，激勵源發(fā)出特定波長(cháng)的入射光，促使工作物質(zhì)發(fā)生居量反轉，通過(guò)能級躍遷釋放出雷射，將雷射能量放大并整形聚焦后形成可使用的雷射束。

積體電路雷射機

積體電路泵浦雷射打標機是使用波長(cháng)為0.808um積體電路雷射二極管(測面或端面)泵浦Nd：YAG介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生大量的反轉粒子在Q開(kāi)關(guān)的作用下形成波長(cháng)1.064um的巨脈沖雷射輸出，電光轉換效率高。積體電路泵浦雷射打標機與燈泵浦YAG就剛打標機相比有較好的穩定性、省電、不用換燈、等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格相對較高。

纜線(xiàn)雷射打標機

主要就由雷射器、振鏡頭、打標卡三部分組成，采用纜線(xiàn)雷射器生產(chǎn)雷射的打標機，光束質(zhì)量好，其輸出中心為1064nm，整機壽命在10萬(wàn)小時(shí)左右，相對于其他類(lèi)型雷射打標器壽命更長(cháng)，電光轉換效率為28%以上，相對于其他類(lèi)型雷射打標機2%-10%的轉換效率優(yōu)勢很大，在節能環(huán)保等方面性能卓著(zhù)。

CO2雷射打標機

CO2雷射器是遠紫外光頻帶波長(cháng)為10.64um的氣體雷射器，采用CO2氣體充入放電管做為產(chǎn)生雷射的介質(zhì)，當在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，就可使氣體分子釋放出雷射，將雷射能量放大后就形成對金屬材料研磨的雷射束。

綠光雷射打標機

綠光雷射打標機采用側面泵浦，區別于積體電路端泵雷射打標機，有明顯的優(yōu)勢：波長(cháng)為532nm綠雷射輸出，聚焦后光斑直徑更小，能量更集中，電光轉換效率高，光束質(zhì)量好。整機防護好，打標控制方便，采用PLC程序控制，實(shí)現一鍵式開(kāi)機。

電子設備更適用于玻璃制品的表面雕刻，如手機屏、LCD屏、光學(xué)電子元件(如紅腺等)、汽車(chē)玻璃等。同時(shí)可適用于絕大多數金屬和非金屬金屬材料的表面研磨或鍍層薄膜的研磨，如五金、陶瓷、眼鏡鐘表、PC、電子電子元件、各類(lèi)儀表、PCB板和控制面板、銘牌展板、塑料等。與同類(lèi)產(chǎn)品相比具有相當高的性?xún)r(jià)比。它的價(jià)格更為高昂。

雷射鋼絲繩

雷射切割是由雷射器所發(fā)出的水平雷射束經(jīng)45°全反射鏡變?yōu)榇怪毕蛳碌睦咨涫?，后?jīng)透鏡聚焦，在焦點(diǎn)處聚成一極小的光斑，在光斑處會(huì )焦的雷射功率密度高達10^6~10^9W/cm^2。

處于其焦點(diǎn)處的工件受到大功率密度的雷射光斑照射，會(huì )產(chǎn)生10000°C以上的局部高溫，使工件瞬間汽化，再配合輔助切割氣體將汽化的金屬吹走，從而將工件切穿成一個(gè)很小的孔，隨著(zhù)電機機床的移動(dòng)，無(wú)數個(gè)小孔連接起來(lái)就成了要切的外形。

由于雷射切割的頻率非常高，所以每個(gè)小孔連接處非常光滑，切割出來(lái)的產(chǎn)品光潔度很高。

雷射目核

雷射沖壓是利用高能量的雷射脈沖對金屬材料進(jìn)行微小區域內的局部加熱，雷射輻射的能量通過(guò)熱傳導向金屬材料的內部擴散，將金屬材料熔化后形成特定熔池。

它是一種新型的沖壓方式，主要就針對薄壁金屬材料、精密零件的沖壓，可實(shí)現點(diǎn)焊、對接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區小、變形小，沖壓速度快，焊縫平整、美觀(guān)，焊后無(wú)需處理或只需簡(jiǎn)單處理，焊縫質(zhì)量高，無(wú)氣孔，可精確控制，聚焦光點(diǎn)小，定位精度高，易實(shí)現手動(dòng)化。

雷射電子設備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀與未來(lái)趨勢

根據專(zhuān)業(yè)機構Laser Manufacture News的調查統計，2018年中國工業(yè)雷射與相關(guān)產(chǎn)品的消費市場(chǎng)規模約為855億元，同比增長(cháng)18.6%，與前幾年相比，增長(cháng)有所放緩;而在2019年復雜的經(jīng)濟環(huán)境下，消費市場(chǎng)增速保持在10%左右，消費市場(chǎng)規模約940億元。面對2020年新冠疫情的爆發(fā)，在當前智能化手機、汽車(chē)電子等重點(diǎn)項目終端下游消費市場(chǎng)受到嚴重影響的前提下，總體雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)發(fā)展同樣挑戰激增，消費市場(chǎng)走向變得撲朔迷離。

2010年以來(lái)，得益于雷射研磨應用應用領(lǐng)域消費市場(chǎng)的急速拓展，我國雷射電子設備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也逐漸駛入高速產(chǎn)業(yè)發(fā)展期。2018年中國雷射電子設備消費市場(chǎng)規模達到605億元，同比增長(cháng)22.22%，2011年至2018年復合增速達26.45%。

然而，近兩年來(lái)，受到亞洲地區外經(jīng)濟形勢的影響，雷射研磨武器裝備消費市場(chǎng)(主要包括打標、沖壓、切割，顯微等等)的增速進(jìn)一步放緩，消費市場(chǎng)競爭加劇，多數企業(yè)遭遇營(yíng)收規模和盈利能力水平的下滑。

2019年可以說(shuō)是雷射電子設備金融行業(yè)出現轉折的一年，經(jīng)過(guò)前幾年的高速成長(cháng)后，亞洲地區雷射研磨武器裝備消費市場(chǎng)增速開(kāi)始減慢，實(shí)現銷(xiāo)售收入658億元，同比增長(cháng)8.8%;2020年初，在新冠疫情影響下，金融行業(yè)開(kāi)工不足、發(fā)貨延期，以及全球經(jīng)濟走勢不確定因素增加，使得今年亞洲地區雷射研磨電子設備消費市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展同樣令人堪憂(yōu)。

為此，各大廠(chǎng)商正通過(guò)橫向拓展雷射研磨武器裝備業(yè)務(wù)產(chǎn)品線(xiàn)，來(lái)推動(dòng)總體業(yè)務(wù)規模的持續增長(cháng);同時(shí)，隨著(zhù)精密雷射研磨電子設備量產(chǎn)的落地，一方面廠(chǎng)商鞏固顯示面板、3C電子等傳統金融行業(yè)的應用應用領(lǐng)域優(yōu)勢，另一方面也積極開(kāi)拓太陽(yáng)能、積體電路等高端金融行業(yè)消費市場(chǎng)，促進(jìn)雷射研磨武器裝備業(yè)務(wù)規模實(shí)現新的跨越，推動(dòng)金融行業(yè)從“量變”邁向“質(zhì)變”的階段。

在控制技術(shù)層面，主要就出現以下幾個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢：

1、大功率雷射研磨電子設備在鋼材、幕墻、汽車(chē)等金融行業(yè)消費市場(chǎng)的應用應用領(lǐng)域量穩步提升;

2、雷射切割手動(dòng)化研磨單元增長(cháng)十分迅速，特別是二維Longny雷射鋼絲繩解決了二維曲面、異性曲面等工件成型的“痛點(diǎn)”，其高精度、高速度、高柔性特性為金融行業(yè)應用應用領(lǐng)域注入了強大的活力;

3、超大幅面的雷射研磨電子設備也是熱點(diǎn)之一;

4、金屬金屬材料大功率雷射研磨電子設備開(kāi)始拓展至超快、超精密微納米級水平。

5、新興金屬材料和新型結構的興起，雷射沖壓控制技術(shù)向高效新工藝轉變，以實(shí)現輕量化、總體化結構件制造、精密制造、低成本高效新工藝的需求方向轉變，尤其是一體化集成綜合型雷射沖壓電子設備將是未來(lái)的主流趨勢。

雷射切割方面，最近幾年，隨著(zhù)上游雷射切割頭、雷射器和雷射切割控制系統等核心部件的價(jià)格急速下降，國產(chǎn)雷射切割電子設備取得了長(cháng)足的進(jìn)步，市占率迅速提高，逐步替代金屬成形機床中的沖床、剪板機、剪切機床等傳統產(chǎn)品，并且一大批從事雷射切割武器裝備制造的企業(yè)紛紛加入纜線(xiàn)切割陣營(yíng)。

雷射沖壓是產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早的一個(gè)應用領(lǐng)域，在目前手機零部件研磨、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池等生產(chǎn)總發(fā)揮著(zhù)重要的作用。此外，2019年興起的手持雷射沖壓適合各式各樣規格金屬沖壓，相比傳統氬弧焊，效率提升50%以上，光滑均勻，沖壓后易打磨或無(wú)需打磨;靈活方便，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需專(zhuān)業(yè)焊工就能操作，可以實(shí)現戶(hù)外沖壓作業(yè)。

值得關(guān)注的是，機器視覺(jué)+雷射研磨電子設備也是近年來(lái)創(chuàng )新的一個(gè)重點(diǎn)項目，其有助于對產(chǎn)品進(jìn)行手動(dòng)化和智能化化的提升。例如：針對傳統雷射金融行業(yè)中存在的問(wèn)題，如夾具制作復雜、對小尺寸產(chǎn)品的打標和沖壓精度無(wú)法把控、工作效率低下等缺點(diǎn)，獨立研發(fā)并且推出了視覺(jué)手動(dòng)定位打標系統、視覺(jué)手動(dòng)定位沖壓系統，讓傳統的雷射研磨電子設備可以“看得見(jiàn)”，甚至可以無(wú)縫對接到工廠(chǎng)原有的流水線(xiàn)，實(shí)現實(shí)時(shí)打標等雷射研磨作業(yè)。

隨著(zhù)雷射研磨控制技術(shù)的快速產(chǎn)業(yè)發(fā)展，傳統制造工藝發(fā)生了翻天覆地的大革新，全球正闊步跨入“光”研磨時(shí)代。做為雷射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中上游消費市場(chǎng)，雷射研磨電子設備猶如大時(shí)代的一抹驚鴻，為傳統制造業(yè)向高端精密化方向裂變提供了實(shí)現的無(wú)限可能。